CN108414153A - 一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人 - Google Patents

一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，包括主体、移动轮和摄像头，还包括调节机构、密封机构和检测机构，该具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，首先，通过启动调节机构，使得密封机构运动至与管道对应的位置，然后移动轮带动主体运动，使得密封机构沿着管道移动，同时，检测机构启动，沿着管道检测管道周围的燃气浓度，当发现某处的燃气浓度超标时，主体停止行走，密封机构启动，对相应的管道段进行应急密封处理，减少了工作人员在赶赴现场的这一段时间内的燃气的泄漏量，不仅降低了管廊运行的危险性，且增强了巡检机器人的实用性。

Description

一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人
技术领域
本发明涉及智慧管廊设备领域，特别涉及一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人。
背景技术
管廊巡检机器人是集多传感器融合技术、机器人运动控制、嵌入式综合处理器设计技术、导航及行为规划技术、机器人视觉、安防技术、海量信息存储及无限传输于一体的复杂系统。该机器人能够代替人工对管廊进行巡检，及时发现运行设备的异常，及时发出警告信号，以便及时处理。
现有的管廊巡检机器人可沿着管廊的地面行走，其边行走可以边检测管廊内燃气的浓度，若突然检测到某块区域内的燃气浓度达到某个指标，则表示此块区域内的燃气管道存在泄漏的情况，然而，现有的机器人仅能够实现报警功能，仍需要通知工作人员前来进行检修，而工作人员赶赴现场需要一定的时间，在这段时间内燃气仍在不停地泄漏，机器人无法采取相应的应急措施，故使得现有的巡检机器人的实用性较差，提高了管廊运行的危险性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，包括主体、移动轮和摄像头，还包括调节机构、密封机构和检测机构，所述调节机构设置在主体的上方，所述密封机构设置在调节机构的一侧，所述检测机构有两个，两个检测机构分别设置在密封机构的上下两侧；
所述调节机构包括第一驱动室、气缸和设置在第一驱动室内的第一电机、丝杆和滑块，所述丝杆竖向设置，所述第一电机与丝杆传动连接，所述滑块上设有螺纹孔，所述丝杆经螺纹孔穿过滑块，所述丝杆与滑块螺纹连接，所述第一驱动室的侧壁竖向设有条形口，所述滑块位于条形口内，所述滑块与条形口匹配，所述滑块沿着条形口上下滑动，所述滑块经条形口伸出第一驱动室，所述气缸位于第一驱动室外，所述气缸水平设置在滑块的一侧，所述密封机构设置在气缸的远离滑块的一侧；
所述密封机构包括第二驱动室、设置在第二驱动室内的驱动组件和位于第二驱动室外的密封组件，所述驱动组件与密封组件传动连接；
所述驱动组件包括第二电机、驱动轮、驱动杆、驱动块和导向单元，所述第二电机与驱动轮传动连接，所述驱动块位于导向单元内，所述驱动块与导向单元滑动连接，所述驱动杆的一端与驱动轮的远离圆心处铰接，所述驱动杆的另一端与驱动块铰接，所述驱动轮通过驱动杆驱动驱动块水平移动；
所述密封组件包括铰接块和两个密封单元，所述铰接块设置在第二驱动室外的一侧，两个密封单元关于铰接块对称设置；
所述密封单元包括推杆和密封块，所述密封块为半圆环形，所述密封块竖向设置，所述密封块的一端与铰接块铰接，两个密封块的内圈正对设置，两个密封块的与铰接块铰接的一端之间的距离小于两个密封块的远离铰接块的一端之间的距离，所述第二驱动室的一侧设有开口，所述推杆的一端与驱动块铰接，所述推杆的另一端经开口与密封块的中部铰接；
所述检测机构包括第三电机、动力杆、从动杆、摆动杆和气体浓度传感器，所述第三电机竖向设置，所述动力杆、从动杆和摆动杆均水平设置，所述动力杆的一端与第三电机的输出轴连接，所述动力杆的另一端与从动杆的一端铰接，所述从动杆的另一端与摆动杆的一端铰接，所述气体浓度传感器设置在摆动杆的另一端，所述第二驱动室上竖向设有支撑轴，所述支撑轴位于第三电机的输出轴的一侧，所述摆动杆的中部通过支撑轴与第二驱动室铰接，所述主体内设有PLC，所述气体浓度传感器和第二电机均与PLC电连接。
作为优选，为了提高滑块滑动的稳定性，所述第一驱动室的一侧的内壁上竖向设有导向槽，所述滑块上设有若干个导向轮，所述导向轮位于导向槽内，所述导向轮与导向槽匹配且滑动连接。
作为优选，为了保证滑块的滑动速度，所述丝杆的制作材料为不锈钢。
作为优选，为了提高驱动块的滑动精度和滑动过程的稳定性，所述导向单元包括两根相互平行的导向杆，所述驱动块位于两根导向杆之间，所述驱动块分别与两根导向杆滑动连接。
作为优选，为了保证驱动块滑动的稳定性，所述驱动块和导向杆的表面均涂有耐磨涂料。
作为优选，为了增强密封效果，所述密封块的内圈上设有橡胶垫。
作为优选，为了延长橡胶垫的使用寿命，所述橡胶垫的制作材料为丁腈橡胶。
作为优选，为了实时了解燃气的浓度指标，所述主体上设有显示屏，所述气体浓度传感器和显示屏均与PLC电连接。
作为优选，为了在发现燃气泄漏时报警，所述主体上设有报警器，所述报警器与PLC电连接。
作为优选，为了使各机构的工作状态智能化，所述第一电机、第二电机和第三电机均为伺服电机。
本发明的有益效果是，该具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，首先，通过启动调节机构，使得密封机构运动至与管道对应的位置，然后移动轮带动主体运动，使得密封机构沿着管道移动，同时，检测机构启动，沿着管道检测管道周围的燃气浓度，当发现某处的燃气浓度超标时，主体停止行走，密封机构启动，对相应的管道段进行应急密封处理，减少了工作人员在赶赴现场的这一段时间内的燃气的泄漏量，不仅降低了管廊运行的危险性，且增强了巡检机器人的实用性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人的结构示意图。
图2是本发明的一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人的调节机构的结构示意图。
图3是本发明的一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人的密封机构的结构示意图。
图4是本发明的一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人的检测机构的结构示意图。
图5是本发明的一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人的检测机构的俯视图。
图中：1.主体，2.移动轮，3.摄像头，4.第一驱动室，5.气缸，6.第一电机，7.丝杆，8.滑块，9.第二驱动室，10.第二电机，11.驱动轮，12.驱动杆，13.驱动块，14.铰接块，15.推杆，16.密封块，17.第三电机，18.动力杆，19.从动杆，20.摆动杆，21.气体浓度传感器，22.支撑轴，23.导向轮，24.导向杆。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，包括主体1、移动轮2和摄像头3，还包括调节机构、密封机构和检测机构，所述调节机构设置在主体1的上方，所述密封机构设置在调节机构的一侧，所述检测机构有两个，两个检测机构分别设置在密封机构的上下两侧；
首先，通过启动调节机构，使得密封机构运动至与管道对应的位置，然后移动轮2带动主体1运动，使得密封机构沿着管道移动，同时，检测机构启动，沿着管道检测管道周围的燃气浓度，当发现某处的燃气浓度超标时，主体1停止行走，密封机构启动，对相应的管道段进行应急密封处理，减少了工作人员在赶赴现场的这一段时间内的燃气的泄漏量，不仅降低了管廊运行的危险性，且增强了巡检机器人的实用性。
如图2所示，所述调节机构包括第一驱动室4、气缸5和设置在第一驱动室4内的第一电机6、丝杆7和滑块8，所述丝杆7竖向设置，所述第一电机6与丝杆7传动连接，所述滑块8上设有螺纹孔，所述丝杆7经螺纹孔穿过滑块8，所述丝杆7与滑块8螺纹连接，所述第一驱动室4的侧壁竖向设有条形口，所述滑块8位于条形口内，所述滑块8与条形口匹配，所述滑块8沿着条形口上下滑动，所述滑块8经条形口伸出第一驱动室4，所述气缸5位于第一驱动室4外，所述气缸5水平设置在滑块8的一侧，所述密封机构设置在气缸5的远离滑块8的一侧；
当第一电机6驱动丝杆7转动时，由于滑块8的一端套设在丝杆7上，另一端卡在条形口内，故条形口限制了滑块8的转动，使得滑块8沿着丝杆7竖向移动，从而带动气缸5竖向移动，进而调节密封机构的高度，当气缸5启动时，可调节密封机构距离管道的水平距离。
如图3所示，所述密封机构包括第二驱动室9、设置在第二驱动室9内的驱动组件和位于第二驱动室9外的密封组件，所述驱动组件与密封组件传动连接；
所述驱动组件包括第二电机10、驱动轮11、驱动杆12、驱动块13和导向单元，所述第二电机10与驱动轮11传动连接，所述驱动块13位于导向单元内，所述驱动块13与导向单元滑动连接，所述驱动杆12的一端与驱动轮11的远离圆心处铰接，所述驱动杆12的另一端与驱动块13铰接，所述驱动轮11通过驱动杆12驱动驱动块13水平移动；
所述密封组件包括铰接块14和两个密封单元，所述铰接块14设置在第二驱动室9外的一侧，两个密封单元关于铰接块14对称设置；
所述密封单元包括推杆15和密封块16，所述密封块16为半圆环形，所述密封块16竖向设置，所述密封块16的一端与铰接块14铰接，两个密封块16的内圈正对设置，两个密封块16的与铰接块14铰接的一端之间的距离小于两个密封块16的远离铰接块14的一端之间的距离，所述第二驱动室9的一侧设有开口，所述推杆15的一端与驱动块13铰接，所述推杆15的另一端经开口与密封块16的中部铰接；
当第二电机10驱动驱动轮11转动时，驱动轮11通过驱动杆12驱动驱动块13水平移动，驱动块13通过推杆15驱动密封块16沿着铰接块14转动，使得两个密封块16相互靠近并将管道夹紧，实现对管道侧壁的密封。
如图4-5所示，所述检测机构包括第三电机17、动力杆18、从动杆19、摆动杆20和气体浓度传感器21，所述第三电机17竖向设置，所述动力杆18、从动杆19和摆动杆20均水平设置，所述动力杆18的一端与第三电机17的输出轴连接，所述动力杆18的另一端与从动杆19的一端铰接，所述从动杆19的另一端与摆动杆20的一端铰接，所述气体浓度传感器21设置在摆动杆20的另一端，所述第二驱动室9上竖向设有支撑轴22，所述支撑轴22位于第三电机17的输出轴的一侧，所述摆动杆20的中部通过支撑轴22与第二驱动室9铰接，所述主体1内设有PLC，所述气体浓度传感器21和第二电机10均与PLC电连接。
当第三电机17启动时，第三电机17驱动动力杆18转动，动力杆18通过从动杆19驱动摆动杆20绕支撑轴22摆动，从而使得气体浓度传感器21不断摆动，对燃气浓度实现动态检测。
作为优选，为了提高滑块8滑动的稳定性，所述第一驱动室4的一侧的内壁上竖向设有导向槽，所述滑块8上设有若干个导向轮23，所述导向轮23位于导向槽内，所述导向轮23与导向槽匹配且滑动连接。
导向槽能通过导向轮23对滑块8的运动范围做进一步限定，从而提高滑块8滑动的稳定性。
作为优选，为了保证滑块8的滑动速度，所述丝杆7的制作材料为不锈钢。
由于不锈钢不易被腐蚀，故能减缓丝杆7被腐蚀的速度，使得丝杆7表面长期保持光滑，避免因摩擦而产生的卡位现象，使得滑块8顺畅、快速地移动，从而保证滑块8的移动速度。
作为优选，为了提高驱动块13的滑动精度和滑动过程的稳定性，所述导向单元包括两根相互平行的导向杆24，所述驱动块13位于两根导向杆24之间，所述驱动块13分别与两根导向杆24滑动连接。
因相互平行的导向杆24能将驱动块13的运动轨迹限定在一定范围内，避免驱动块13在滑动过程中发生偏移，故能提高驱动块13的滑动精度和滑动过程的稳定性。
作为优选，为了保证驱动块13滑动的稳定性，所述驱动块13和导向杆24的表面均涂有耐磨涂料。
由于驱动块13与导向杆24之间长期摩擦，易磨损，而耐磨涂料能减少两者间的磨损，使得两者始终紧密贴合滑动，避免驱动块13在滑动时发生偏移，从而保证驱动块13滑动的稳定性。
作为优选，为了增强密封效果，所述密封块16的内圈上设有橡胶垫。
由于橡胶垫较为柔软，具有较强的弹性、密封性，不易透过气体，故增强了密封效果。
作为优选，为了延长橡胶垫的使用寿命，所述橡胶垫的制作材料为丁腈橡胶。
由于丁腈橡胶具有较高的耐油性、耐磨性和耐腐蚀性，故能够减小橡胶垫损坏的几率，从而延长橡胶垫的使用寿命。
作为优选，为了实时了解燃气的浓度指标，所述主体1上设有显示屏，所述气体浓度传感器21和显示屏均与PLC电连接。
气体浓度传感器21会将检测到的气体浓度的信息传给PLC，PLC会将信息反馈给显示屏，从而能够实时了解燃气的浓度指标。
作为优选，为了在发现燃气泄漏时报警，所述主体1上设有报警器，所述报警器与PLC电连接。
当气体浓度传感器21检测到燃气浓度超标时，将信号传给PLC，PLC控制报警器工作，从而实现在发现燃气泄漏时报警的功能。
作为优选，为了使各机构的工作状态智能化，所述第一电机6、第二电机10和第三电机17均为伺服电机。
首先，通过启动调节机构，使得密封机构运动至与管道对应的位置：两个密封块16位于管道的上下两侧，之后移动轮2带动主体1运动，使得密封机构沿着管道移动，同时，检测机构启动，沿着管道检测管道周围的燃气浓度，当发现某处的燃气浓度超标时，主体1停止行走，PLC控制密封机构启动，对相应的管道段进行应急密封处理，减少了工作人员在赶赴现场的这一段时间内的燃气的泄漏量，不仅降低了管廊运行的危险性，且增强了巡检机器人的实用性。
与现有技术相比，该具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，首先，通过启动调节机构，使得密封机构运动至与管道对应的位置，然后移动轮2带动主体1运动，使得密封机构沿着管道移动，同时，检测机构启动，沿着管道检测管道周围的燃气浓度，当发现某处的燃气浓度超标时，主体1停止行走，密封机构启动，对相应的管道段进行应急密封处理，减少了工作人员在赶赴现场的这一段时间内的燃气的泄漏量，不仅降低了管廊运行的危险性，且增强了巡检机器人的实用性，且该检测机构能够实现动态检测，将各个方位的检测指标取平均值，提高了检测的精确性。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，包括主体(1)、移动轮(2)和摄像头(3)，其特征在于，还包括调节机构、密封机构和检测机构，所述调节机构设置在主体(1)的上方，所述密封机构设置在调节机构的一侧，所述检测机构有两个，两个检测机构分别设置在密封机构的上下两侧；
所述调节机构包括第一驱动室(4)、气缸(5)和设置在第一驱动室(4)内的第一电机(6)、丝杆(7)和滑块(8)，所述丝杆(7)竖向设置，所述第一电机(6)与丝杆(7)传动连接，所述滑块(8)上设有螺纹孔，所述丝杆(7)经螺纹孔穿过滑块(8)，所述丝杆(7)与滑块(8)螺纹连接，所述第一驱动室(4)的侧壁竖向设有条形口，所述滑块(8)位于条形口内，所述滑块(8)与条形口匹配，所述滑块(8)沿着条形口上下滑动，所述滑块(8)经条形口伸出第一驱动室(4)，所述气缸(5)位于第一驱动室(4)外，所述气缸(5)水平设置在滑块(8)的一侧，所述密封机构设置在气缸(5)的远离滑块(8)的一侧；
所述密封机构包括第二驱动室(9)、设置在第二驱动室(9)内的驱动组件和位于第二驱动室(9)外的密封组件，所述驱动组件与密封组件传动连接；
所述驱动组件包括第二电机(10)、驱动轮(11)、驱动杆(12)、驱动块(13)和导向单元，所述第二电机(10)与驱动轮(11)传动连接，所述驱动块(13)位于导向单元内，所述驱动块(13)与导向单元滑动连接，所述驱动杆(12)的一端与驱动轮(11)的远离圆心处铰接，所述驱动杆(12)的另一端与驱动块(13)铰接，所述驱动轮(11)通过驱动杆(12)驱动驱动块(13)水平移动；
所述密封组件包括铰接块(14)和两个密封单元，所述铰接块(14)设置在第二驱动室(9)外的一侧，两个密封单元关于铰接块(14)对称设置；
所述密封单元包括推杆(15)和密封块(16)，所述密封块(16)为半圆环形，所述密封块(16)竖向设置，所述密封块(16)的一端与铰接块(14)铰接，两个密封块(16)的内圈正对设置，两个密封块(16)的与铰接块(14)铰接的一端之间的距离小于两个密封块(16)的远离铰接块(14)的一端之间的距离，所述第二驱动室(9)的一侧设有开口，所述推杆(15)的一端与驱动块(13)铰接，所述推杆(15)的另一端经开口与密封块(16)的中部铰接；
所述检测机构包括第三电机(17)、动力杆(18)、从动杆(19)、摆动杆(20)和气体浓度传感器(21)，所述第三电机(17)竖向设置，所述动力杆(18)、从动杆(19)和摆动杆(20)均水平设置，所述动力杆(18)的一端与第三电机(17)的输出轴连接，所述动力杆(18)的另一端与从动杆(19)的一端铰接，所述从动杆(19)的另一端与摆动杆(20)的一端铰接，所述气体浓度传感器(21)设置在摆动杆(20)的另一端，所述第二驱动室(9)上竖向设有支撑轴(22)，所述支撑轴(22)位于第三电机(17)的输出轴的一侧，所述摆动杆(20)的中部通过支撑轴(22)与第二驱动室(9)铰接，所述主体(1)内设有PLC，所述气体浓度传感器(21)和第二电机(10)均与PLC电连接。
2.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述第一驱动室(4)的一侧的内壁上竖向设有导向槽，所述滑块(8)上设有若干个导向轮(23)，所述导向轮(23)位于导向槽内，所述导向轮(23)与导向槽匹配且滑动连接。
3.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述丝杆(7)的制作材料为不锈钢。
4.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述导向单元包括两根相互平行的导向杆(24)，所述驱动块(13)位于两根导向杆(24)之间，所述驱动块(13)分别与两根导向杆(24)滑动连接。
5.如权利要求4所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述驱动块(13)和导向杆(24)的表面均涂有耐磨涂料。
6.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述密封块(16)的内圈上设有橡胶垫。
7.如权利要求6所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述橡胶垫的制作材料为丁腈橡胶。
8.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述主体(1)上设有显示屏，所述气体浓度传感器(21)和显示屏均与PLC电连接。
9.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述主体(1)上设有报警器，所述报警器与PLC电连接。
10.如权利要求1所述的具有应急功能的智能型管廊巡检机器人，其特征在于，所述第一电机(6)、第二电机(10)和第三电机(17)均为伺服电机。
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